Investigadores de la colaboración ALPHA con sede en el CERN han anunciado la primera manipulación de antimateria basada en láser del mundo, aprovechando un sistema láser fabricado en Canadá para enfriar una muestra de antimateria hasta casi el cero absoluto. El logro, detallado en un artículo publicado hoy y que aparece en la portada de la revista Nature, alterará significativamente el panorama de la investigación de la antimateria y hará avanzar la próxima generación de experimentos.
La antimateria es la contraparte de la materia; exhibe características y comportamientos casi idénticos pero tiene carga opuesta. Debido a que se aniquila al entrar en contacto con la materia, los átomos de antimateria son excepcionalmente difíciles de crear y controlar en nuestro mundo y nunca antes habían sido manipulados con un láser.
«Los resultados de hoy son la culminación de un programa de años de investigación e ingeniería, realizado en UBC pero apoyado por socios de todo el país«, afirma Takamasa Momose, investigador de la Universidad de Columbia Británica (UBC) con el equipo canadiense de ALPHA (ALPHA-Canadá) que lideró el desarrollo del láser. «Con esta técnica, podemos abordar misterios que llevan largo tiempo sin ser desentrañados, como por ejemplo: ‘¿Cómo responde la antimateria a la gravedad? ¿Puede la antimateria ayudarnos a comprender las simetrías en la física?’. Estas respuestas pueden alterar fundamentalmente la comprensión de nuestro Universo«.
Este hito abre las puertas a pruebas que podrían ofrecer pistas sobre por qué el universo está compuesto principalmente de materia y no en partes iguales de materia / antimateria
Desde su introducción hace 40 años, la manipulación láser y el enfriamiento de átomos ordinarios han revolucionado la física atómica moderna y han permitido varios experimentos ganadores del Nobel. Los resultados en Nature marcan la primera hornada de científicos que aplican estas técnicas a la antimateria.
Al enfriarla, los investigadores podrán realizar una variedad de pruebas de precisión para investigar más a fondo sus características, incluidos experimentos que pueden arrojar luz sobre las simetrías fundamentales de nuestro universo. Estas pruebas podrían ofrecer pistas sobre por qué el universo está compuesto principalmente de materia y no en partes iguales de materia / antimateria, tal y como lo predicen los modelos del Big Bang.
«Ha sido un sueño un poco loco manipular la antimateria con láser«, comenta Makoto Fujiwara, portavoz de ALPHA-Canadá, científico de TRIUMF y el proponente original de la idea del enfriamiento por láser. «Estoy encantado de que nuestro sueño finalmente se haya hecho realidad como resultado del tremendo trabajo en equipo de científicos canadienses e internacionales«.
La manipulación láser de antimateria también abre la puerta a una variedad de innovaciones físicas de vanguardia. Momose y Fujiwara ahora lideran un nuevo proyecto canadiense, denominado HAICU, para desarrollar nuevas técnicas cuánticas para estos estudios. «Mi próximo sueño es hacer una ‘fuente’ de antiátomos lanzando la antimateria enfriada por láser al espacio libre. Si se realiza, permitiría una clase completamente nueva de mediciones cuánticas que antes eran impensables«, especula Fujiwara. «Además, estamos un paso más cerca de ser capaces de fabricar las primeras moléculas de antimateria del mundo uniendo antiátomos utilizando nuestra tecnología de manipulación láser«, aventura Momose.
Los resultados marcan un momento decisivo para el programa de décadas de investigación de antimateria de ALPHA, que comenzó con la creación y captura de antihidrógeno por un récord mundial de mil segundos en 2011. La colaboración también brindó un primer vistazo del espectro de antihidrógeno en 2012, estableció barreras que limitan el efecto de la gravedad sobre la antimateria en 2013, y mostró una contraparte de antimateria para un fenómeno espectroscópico clave en 2020.
Fuente: Nature.
